基于Fourier拟合的光伏跟踪系统设计

[目的]为提高光伏支架的发电效率,以基于Fourier拟合算法的视日运动轨迹光伏跟踪器为研究设计对象。[方法]借助MATLAB分析了传统视日运动轨迹算法的跟踪精度情况,更进一步地在此基础上提出了精度更优的8阶傅里叶拟合视日运动轨迹跟踪算法,并结合GNSS定位技术,得出太阳实时运行轨迹。系统设计以STM32单片机作为微处理器,采用6轴加速度传感器,通过重力矢量在其轴上的投影确定光伏跟踪支架的实时倾斜度,以此二者建立跟踪支架三维运行模型,通过分析太阳光线在支架上的余弦效应即可得到电机需要运行的动作角。同时为解决晨昏时刻光伏组件间的阴影遮挡问题,系统增加逆跟踪算法。并考虑到大规模机组的应用,提出主从电机同步控制策略。[结果]傅-2里叶拟合算法拥有更高的跟踪精度,精度可达到10数量级,高于传统算法一个数量级。同时采用逆跟踪技术可节约24.3%光伏阵列用地面积,大幅提高了土地利用率。[结论]本研究采用更为精准的视日运动轨迹跟踪模型,较好地解决了太阳辐射利用的余弦效应,提升了电站的发电效率,实现了安全高效绿色能源体系的建设,促进了我国“双碳”目标的推进与达成。

浅议一些特殊纬度太阳视运动的日变化规律

太阳视运动轨迹随纬度的不同而变化，一些特殊纬度的太阳视运动更是高中阶段考试的重点和难点，太阳视运动轨迹图是帮助我们判别不同纬度太阳视运动很好的参考依据，同时该类型图也足高中自然地理部分的难点。

光伏发电双轴逐日跟踪系统设计与实现

为提高太阳能板的光电转化率,采用自动跟踪和人工调节两种模式相结合的方式,设计了一种以STC12C5A60S2单片机为控制核心的光伏发电双轴逐日跟踪系统。人工模式分为人工按键控制和无线远程控制模式;自动模式又分为光电跟踪和视日运行轨迹跟踪模式,两者通过阴晴检测电路判断阴天或者晴天。阴天时,系统利用DS1302时钟芯片结合Super Pairwise Alignment算法,计算实时太阳高度角和方位角,并通过控制步进电机,实现视日运动轨迹跟踪。晴天时,系统利用光电传感器采集的四个方向的光强差值,驱动步进电机,实现光电跟踪。实验表明:系统在混合控制策略下,受天气影响小,跟踪精确高,提高了光电转化率。

基于TMS320F2812 DSP的定日镜跟踪控制系统的设计

在传统的定日镜跟踪控制系统中,大部分采用光电跟踪法或视日运动轨迹跟踪法,这使其存在很多局限性。为了克服这些不足,将上述两种方法有机结合,采用TMS320F2812 DSP芯片为控制核心,搭建硬件开发平台,利用CCS2000软件支撑环境,实现了对定日镜的自动跟踪和控制,系统具有性能稳定,实时跟踪响应速度快的优点,具有良好的开发应用价值。

全天候太阳能自动跟踪系统装置的研究

本文提出了一种全天候太阳能自动跟踪系统。在检测系统上,硬件方面使用实际的光电跟踪模型,软件上设置视日运动轨迹跟踪程序;在控制系统上,采用双轴跟踪的机械传动机构,通过驱动直流电机调整太阳能板的最佳位置,并通过传功装置实现单台电机带动整排太阳能电池板的联动;针对阴雨天和狂风天气控制系统做出一系列的预防措施。本装置旨在全天采光发电,结构简单、能耗低、效率高。

基于单片机的太阳跟踪控制系统设计

传统的太阳跟踪方式多采用光电跟踪或视日运动轨迹跟踪控制方式,存在着跟踪精度低、有累积误差等缺点。为了改进对太阳的跟踪精度和消除累积误差,提高太阳能的利用率,设计了一种基于Atmega16单片机为控制核心的跟踪控制系统,采用光电跟踪和视日运动轨迹跟踪互补的控制方式。在跟踪策略上,晴天采用光电跟踪,阴天采用视日运动轨迹跟踪,实现了全方位、高精度、全天候的实时精准跟踪。试验结果表明,该控制系统工作性能稳定,实现了实时精确的太阳跟踪。

高精度太阳能双轴跟踪器的设计研究

随着太阳能的广泛利用,如何提高对太阳能的利用率,成为太阳能利用的焦点之一。介绍了基于二维的太阳跟踪装置的控制系统。该控制系统采用的是光电跟踪和视日跟踪的方法相结合的控制方法,运用双轴运动达到对其高度角和方位角的控制,以实现其二自由度运动。再通过建模达到一个直观的感受,为开发太阳能跟踪控制器的控制系统提供一个实验的平台,来验证控制系统的真实可靠性和现实可行性。其控制系统的工作原理是利用单片机的实时控制和五个光敏电阻来决定控制器的控制方式。当没有光照时,采用视日运动轨迹的方法计算太阳的高度角和方位角,通过单片机控制步进电动机转动;当有光照时,采用光电控制,根据东西南北四个光敏电阻的信号差值来决定步进电动机的转动,进而实现全方位、高精度的太阳能跟踪器的设计。

太阳能自动跟踪系统的设计

为了使太阳光始终垂直太阳能电池板照射,提高太阳能转化为电能的效率,设计了以STM32F103ZET6为核心,外围扩展光强采集,步进电机,GPS,液晶显示等的自动跟踪系统。LCD液晶显示屏显示相关数据,太阳光跟踪采集模块采用视日运动轨迹追踪与光电检测两种方式相互配合,GPS模块获取当地的时间日期及经纬度等信息,据此测算太阳方位角及高度角,并驱动步进电机调整太阳能板角度。测试表明系统能实现实时跟踪太阳光,工作稳定,灵活性强。

高精度太阳跟踪传感器研究

针对现有光伏发电过程中太阳跟踪传感器检测精度低、检测算法复杂等问题,提出了一种基于光学位置检测原理的太阳跟踪传感器方案,方案利用线性CCD检测太阳光线位置后实现传感器和太阳方向的偏差角度测量。为提高光线位置检测精度,在现有的质心算法基础上进行了算法改进,采用加权质心算法对光线中心位置进行定位。同时,为了使传感器实现从日出到日落全过程中的太阳跟踪,传感器中嵌入了依据视日运动轨迹的太阳位置计算程序。实验数据表明,传感器的检测精度可达0.1°,验证了方案的可行性和准确性。

基于ARM的太阳跟踪控制系统设计

为提高跟踪式聚光光伏系统的发电效率,设计了一种基于ARM的太阳自动跟踪控制系统。系统采用视日运动与四象限传感器反馈相结合的太阳方向判断方法,同时增加了独立的光强传感器以确定是否启用跟踪系统(如阴天、雨天);论述了跟踪控制系统的机械结构及软硬件电路设计。测试结果表明,该跟踪系统功耗低、性能可靠且控制精度高(±1.5°),并可实现高精度跟踪太阳,满足了聚光光伏发电控制要求。

基于STC15单片机的太阳能自动跟踪系统的研究

以STC15F2K60S2单片机作为控制芯片,运用视日运动轨迹追踪与光电追踪模式相结合的方法,设计了一套太阳能双轴自动跟踪控制系统。在阴天系统运行视日运动轨迹追踪模式,通过获取DS1302时钟芯片的日历数据,通过相应的算法计算这段时间的方位角和太阳高度角,单片机通过软件控制步进电机进行相应的角度的调整;在晴天系统运行光电追踪模式,通过4个光敏电阻采集的光强信号转换为电压信号来识别方位,驱动步进电机进行两个维度的角度转动,从而实现了太阳能的双轴自动跟踪。

太阳跟踪控制系统设计

为了提高跟踪式聚光光伏系统的发电效率,在实验室现有控制系统的基础上设计了一种基于Cortex-M3内核的太阳自动跟踪控制系统。该系统采用视日运动和四象限传感器反馈相结合的太阳方向传感方法,并增加了独立的光强传感器来确定是否启用跟踪系统(如阴天、雨天);详细论述了跟踪控制系统的机械机构,硬件电路设计和软件设计。测试表明:该跟踪系统功耗低、性能可靠、控制精度理想,可实现太阳跟踪,满足聚光光伏发电的控制要求。

太阳能光伏板定向跟踪装置的设计与研究

为提高太阳能的使用效率,设计了一种立柱式双轴跟踪装置,对该装置的机械结构及其特点进行了介绍,采用视日运行轨迹跟踪与爬山法跟踪相结合的控制方式,实现了全方位、高精度、全天候的实时跟踪。实验测试数据表明,该跟踪装置工作性能稳定,达到了预期的性能指标,对提高太阳能的利用效率有重要的现实意义。

太阳视日轨迹跟踪算法研究

为了提高太阳能的利用率,选取合适的视日轨迹跟踪算法显得尤为重要。以江苏徐州为例,借助Matlab软件对视日轨迹跟踪的5种常用赤纬角近似算法和4种太阳时差近似算法进行仿真分析,结果表明:基于Cooper的太阳赤纬角近似算法并非最优,而Spencer近似算法计算出的太阳高度角和方位角误差最小,更能提高视日轨迹跟踪的准确度。

智能太阳跟踪系统的研究与设计

在对目前国内外太阳跟踪系统研究的基础上,设计出以DSP2812为主控芯片的太阳能智能跟踪系统。首先以地理纬度、时间为参数采用天文算法计算出太阳的高度角和方位角,驱动带细分电路电机进行定位跟踪,如果在满足特定光强的条件下,再利用光电传感器检测进行校对跟踪。本文介绍了太阳运行轨迹的算法、光电检测方法、系统硬件设计方案和软件流程实现方法。特别是复杂变化天气条件下,该系统仍能有效的提高对太阳能的收集和利用的效率,有较好的应用前景。

基于STC单片机的太阳能跟踪控制器设计

为有效提高太阳能的效率,实施太阳光跟踪很有必要。利用国内市场通用的STC89C52单片机作为控制核心,设计了一种基于单片机的双轴太阳能跟踪控制器,通过驱动步进电动机实现对太阳的精确跟踪,具有结构简单、运行可靠等优点,可大幅度降低跟踪系统的成本,有广阔的应用前景。

光伏发电太阳跟踪装置设计

在了解日地相对运动规律的基础上,采用光电传感跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的方法,设计了自适应太阳跟踪装置控制系统。实验表明,该装置提高了对多变环境的适应能力和跟踪精度,实现了全天候全自动的太阳跟踪。

基于嵌入式技术的追日随动系统设计

设计了以S3C6410A微处理器为核心控制芯片的追日随动系统,用双轴舵机作为执行机构,根据权威天文台提供的太阳轨迹参数和当地的纬度、时间信息计算出太阳的高度角和方位角,将其转换成脉冲信号控制舵机旋转,保证太阳能光伏板始终正对太阳。通过LCD触摸屏实现人机交互,并显示当前太阳高度角、方位角信息以及舵机当前的偏转状态。经过系统调试,实验结果显示该系统有着良好稳定的跟随性能,能有效提高太阳能的利用率,具有较高的实用价值。

基于STM32的太阳跟踪微控制系统设计

以STM32F429为主控制器,设计了一种高精度太阳跟踪伺服闭环控制系统,采用将视日运动和光电跟踪相结合的方法来提高控制精度。通过全球定位系统(GPS)模块获取天文算法需要的时间和经纬度信息,可以计算出当前时刻太阳的俯仰角和方位角,但无法消除安装误差。通过摄像头采集太阳图像,计算出质心,寻找到天文零点,消除系统的安装误差。同时将误差值定时存入电可擦可编程只读存储器(EEPROM),当由于天气等原因无法进行图像跟踪时,采用视日运动与存储误差相结合的方法继续跟踪。实验表明:设计的伺服闭环跟踪系统可以达到小于0. 1%的控制精度,在民防、军工等方面对提高太阳能利用率具有重要意义。

基于PLC的碟式太阳能跟踪控制系统设计

设计了一种以FX3U系列PLC为控制核心的太阳能自动跟踪控制系统。该跟踪控制系统将视日运动轨迹跟踪与传感器跟踪相结合,即第一级采用视日运动轨迹跟踪,初步跟踪太阳的运行轨迹,第二级采用传感器跟踪校正,并采用双轴式跟踪调整装置。系统还设计了时间显示模块,能够显示实时时间,同时也可以对时间进行实时调整。